基于集中模式的铁路自动售票系统设计与实现
姚洪磊，张彦，蒋秋华
(中国铁道科学研究院 电子计算技术研究所，北京，100081)
摘要：铁路自动售票系统作为一项目前中国铁路的综合性新兴技术，现已广泛应用于中国高铁客服体系。针对现有的分散管理模式下铁路自动售票系统存在的如服务器资源利用率和稳定性低、维护工作量大等问题，提出一种基于集中模式的铁路自动售票系统设计方案。采用负载均衡器对客票系统业务数据进行分流，通过在沪宁和沪杭高速铁路客运专线的成功试用，证明该设计方案能够提高系统可靠性，减少运行维护工作量并极大降低运营成本。
关键词：铁路自动售票系统；集中模式；负载均衡器
中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1672-7207(2011)S1-1073-05
Design and implementation of
railway auto-ticketing system based on focus mode
YAO Hong-lei, ZHANG Yan, JIANG Qiu-hua
(Institute of Computing Technology, China Academy of Railways Sciences, Beijing 100081, China)
Abstract: As an intelligent new technology, railway auto-ticketing system is now widely used in high-speed railway customer service system in China. Research of railway auto-ticketing system based on focus mode was proposed for the low utilization rate and bad stability of existing auto-ticketing system. Load equalizer was used to shunt ticket triage system business data. The proposed design has been successfully used in Shanghai—Nanjing and Shanghai—Hangzhou high-speed railway, the good performance validates that the proposed design can greatly improve the stability, workload and operation cost.
Key words: railway auto-ticketing system; focus mode; load equalizer
铁路客运自动售票系统作为铁路的一门智能化新兴技术，正广泛应用于国内外的高铁客运专线。目前，德国铁路公司约有7 000台自动售票机，采用灵敏的触摸式屏幕，并通过硬件和软件的不同组合扩大了售票机品种；东日本铁路公司推出了VIEW 卡系统，在售票窗口可以使用VISA、JSB等银行卡购买车票，促进现金方式和非现金方式的应用[1]。中国高铁结合国际上该领域的优点，针对国内客流量大，购票困难的现状，开发并形成了一套相对完善的自动售票系统，作为人工售票窗口的补充和扩展，缓解了旅客购票困难的现状。
目前，国内铁路自动售票系统应用服务的设计主要是以车站为对象，每个车站需要运行单独的客票接口程序、自动售票应用服务程序和自动售票管理程序，并且建立自动售票系统的数据库表空间[2-4]。随着中国高铁客运专线的陆续开通，这种分散式的管理模式无论在管理效率还是维护成本上都逐渐显示出其局限性，增加了车站管理人员对自动售票系统维护的工作量和技术难度。因此，本文途径提出一种基于集中模式的自动售票系统设计方案，采用应用服务程序在路局集中部署，各车站自动售票机接入路局自动售票应用服务器进行售票和运营管理的模式，目的在于提高系统运行的可靠性，减少运营和维护工作量。
1 原系统结构
目前客票系统可以分为两类，一类是铁道部客票总体组研发的TRS客票服务系统[5-6]，一类是由易程股份有限公司研发的TBS客票服务系统。
在TRS客票系统环境中，需要部署TRS客票接口应用软件Trssrv、自动售票系统服务器Smart应用软件和终端管理Web服务软件，同时部署Sybase数据库。目前Trssrv和Smart都以车站为单位，每一个车站都需要单独部署一个Trssrv和Smart软件，也可以在一个服务器部署多套Trssrv和Smart应用软件，不同车站自动售票机和管理机通过不同的端口来接入smart应用服务软件。如果在TBS客票系统环境中需要部署自动售票系统服务器Smart应用软件和终端管理Web服务软件，那么，每个车站的Smart应用软件都需要接入同一个TBS自动售票接口软件。原有自 动售票系统框架体系如图1所示，软件接口如图2 所示。
2 原系统结构的缺陷
自动售票系统应用软件和数据库应用软件对系统资源要求不高，因此中小型车站单独配置一个应用服务器即可，众多服务器的配置会导致服务器资源使用率较低，整个系统成本较高；应用服务软件数量较多，维护和升级工作量大，不便于管理。
3 改造后的自动售票系统结构
采用PC Server建立两套应用服务器组，通过负载均衡器构建两套服务的集群，分别运行客票系统接口服务Trssrv、自动售票应用服务器Smart应用软件和Web 服务器软件，以实现应用处理能力的动态扩展。利用客票系统的复制技术建立客票系统余票库的复制库，并使用专为自动售票业务优化的存储过程提高余票的查询效率。余票复制库采用只读方式访问，便于横向扩展，扩展后，可先将余票从客票系统复制到单台服务器上，再使用星形网络结构复制到不同的余票复制库内，以减少对客票主机的压力，并可同时提高访问效率。改造后自动售票系统框架如图3所示。
图1 原自动售票系统框架设计
Fig.1 Primary automatic ticketing system frame diagram
3.1 数据库系统改造方案
现有自动售票数据库支持路局集中方式，需要增加部分数据库表中售票处代码相关字段来自动区分某一终端属于TRS客票系统还是TBS客票系统。需要增加售票处字段的表名及相关用途如表1所示。
3.2 SC改造方案
SC为自动售票系统的后台应用服务程序，即Smart应用软件，SC改造方案如下：
(1) SC改造需要修改与自动售票终端(TVM)通信协议，增加车站电报码和售票处代码；
(2) 修改与TRS和TBS通信协议，继续使用会话ID，长度变为32位，在结果包中增加会话ID。
(3) 增加到TRS和TBS的导航功能。
在终端属性结构体中增加终端类型属性，标明该窗口是属于TRS窗口还是属于TBS窗口。在与客票业务通信之前，需要判断该请求是指向TRS接口服务地址还是TBS接口服务地址。修改SC与TVM，TRS和TBS接口通信函数，增加数据包校验过程。SC业务处理流程如图4所示。
图2 原有自动系统软件结构图
Fig.2 Primary automatic ticketing system structural diagram
图3 SC业务处理流程
Fig.3 SC business flow
3.3 SCM改造方案
SCM为自动售票终端管理软件，通过Web服务的方式连接至自动售票系统服务器。目前现有的SCM支持路局集中方式，可以支持1个用户管理多个车站或1个用户管理1个车站的方式，但不支持同一车站多个售处分开管理的方式。
本文设计的集中模式需要SCM支持分售处管理的模式，采用该模式需要修改与SC的通信协议、角色权限管理和统计报表，并增加售处查询条件。在与SC的通信协议中，除目前已有的SC所在服务器IP地址、端口号和车站电报码外，还需再增加一项售处号，以区分同一车站的不同售处。系统的权限管理中需增加售处号，同一用户既可以管理本售处的TVM，也可管理同一车站的所有售处的TVM。其中，SCM涉及的所有存储过程都需要增加售处作为查询条件。
表1 数据库中需增加售票处字段的表名
Table 1 Tables to add to office in database
3.4 负载均衡器的应用
负载均衡器采用各种分配算法把网络请求分散到一个服务器集群中的可用服务器上去，从而显著提高服务的性能[7]。通过这种方法平衡所有服务请求，使得服务器集群的结构对客户是透明的，客户访问集群系统提供的网络服务就像访问1台高性能、高可用的服务器一样。
针对集中模式下的铁路自动售票系统，设计两套负载均衡器分别部署于客票系统服务接口及自动售票系统应用服务接口。如图4所示，负载均衡器1可以有效地支持多个车站的TVM同时访问自动售票系统应用服务器，负载均衡器2可以支持Smart应用服务大量并发地访问客票系统，有效地缓解了采用集中模式产生的大量数据流给接口服务器造成的巨大压力。
在集中模式下的TRS客票系统环境中，应用服务器组中的每个服务器均需部署TRS客票接口应用软件Trssrv、自动售票系统服务器Smart应用软件和终端管理Web服务软件。在TBS客票系统环境中，应用服务器组中的每个服务器部署自动售票系统服务器Smart应用软件和终端管理Web服务软件。
图4 改造后的自动售票系统框架图
Fig.4 Reconstructive frame diagram of automatic ticketing system
4 结论
沪宁和沪杭铁路原有的自动售票系统服务器包括配套的应急及接口服务器共有40余台，通过集中方案改造后，在用自动售票系统服务器只需2台，同时，后台应用软件和数据库的管理、维护和升级工作量也得到极大减轻，通过采用集中模式的自动售票系统在沪宁和沪杭铁路客运专线的成功试用，证明该设计方案使服务器资源得到充分利用，运营及维护成本极大降低。同时，由于采用负载均衡器技术，实现系统处理能力的动态扩展，系统稳定性也得到提高。
参考文献：
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(编辑 方京华)
收稿日期：2011-04-15；修回日期：2011-06-15
基金项目：科学技术部科研院所技术开发研究专项资金资助项目(2005GKZX211)
通信作者：姚洪磊(1983-)，男，黑龙江牡丹江人，硕士，研究实习员，从事铁路自动售检票系统和高铁联调联试研究；电话：13401067705；E-mail: shangdi586@163.com
